早在40年前,国外就成功地把磨机的主轴承,由滑动轴承改为滚动轴承。如铜陵有色公司凤凰山铜矿,1969年由瑞典进口的9x3. 96m棒磨机,进出料端主轴承,分别采用239/850型和238/1180型滚动轴承;E4. 8m砾磨机,进出料端主轴承也用238/1180型滚动轴承,均已正常使用35年还未更换。*近,铜陵有色(集团)公司冬瓜山铜矿,从瑞典进口的由4850kW电机拖动的大型028ftx13ft(1ft=0.3048m)半自磨机,进出料端主轴承也采用了滚动轴承。近20年来,国内一些球磨机制造厂家,也将进出料端主轴承改用滚动轴承,号称节电30%的节能球磨机。用户普遍反映,节能球磨机处理量少,实际并不节能。2004年笔者对相距不到20km的南陵近山和铜陵长山两家铜选厂考察和进行节能改造工业试验。将其结果分析介绍如下,供同行讨论。
1现状及技术参数1.1生产现状矿石种类、性质、碎磨生产流程、装加钢球规格比例和操作等条件基本相同。
近山铜选厂有1台滑动轴承的01. 5mx3m格子型普通球磨机和1台01. 5mx2m格子型节能球磨机。01.5mx3m球磨机平时装8.5t钢球,负荷90kW左右,接近满负荷95kW运行,处理量5t/h,平均磨矿单耗18kWh/t左右。01.5mx2m节能球磨机,装钢球4.5t,负荷43kW左右,接近45kW运行,处理量2. 7t/h左右,平均磨矿单耗左右。
长山铜选厂均为滚动轴承的节能球磨机。
3m格子球磨机(进出料端主轴承均为23096轴承)。平时装7t钢球,以满负荷75kW运行,处理量4t/h左右,平均磨矿单耗达18.6kWh/t,略高于近山选厂的同规格球磨机。其他2台01.5m x2m格子球磨机,接近满负荷运行,处理量和单耗与近山的基本相同。
1.2球磨机技术参数度50mm,有效内半径Ra= 0.70m,费氏理论临界转速n,……钢球混合密度r= 4.5t/m3,筒体填满量G=20.9t,筒体总成自重质量(含衬板):近山(滑动)Gm=14.5t,长山(滚动)Gw=13.8t.主轴承回转半径:近山(滑动)R01 =0.25m,长山(滚动)R02=0.30m.由查物体摩擦系数表:正常运转,近山滑动轴承取q1- 1=0.06,长山滚动轴承取q1-2=0. 004,启动时,近山滑动轴承取q1-1.=表1山滚动轴承取q1- 20=0.008,筒体内钢球、矿石(浆)、衬板相互滑液动的摩擦系数取q2= 0.15.钢球矿石下落冲击力系数取f冲=3.5.钢球、矿山、矿浆混合动态安息角取0= 2球磨机的处理量和能耗按所述,以滚动轴承球磨机装钢球7t,实际充填率35%就满负荷运行,处理量4t/h为标准,以滑动轴承摩擦系数q1-1=算公式,计算结果如表1所示。
01.5mx3m球磨机充填率、转速与处理量、能耗的关系项目符号单位数值筒体转速动态充填率实际充填率钢球量抛落量下落平均速度下落平均冲击速度U冲冲击合力矩力臂L合处理量偏心力矩负荷冲击合力矩负荷滑动轴承滚动轴承滑动轴承计算负荷计算负何滚动轴承N普N节滑动轴承磨矿单耗滚动轴承备注注:☆为计算标准工况,x为危险工况,V为*佳工况。
由表1说明,按现行标准n并在相同的充填率状况下,国产节能球磨机节电10%左右,然而配用电机容量偏小,长山铜选厂节能球磨机只能装7t钢球,电机满负荷运转,处理量4t/h,磨矿单耗18kWh/t.而近山铜选厂普通球磨机装9t钢球电机才满负荷运转,处理量达5.2t/h,磨矿单耗只有17. 1kWh/t,低于长山节能球磨机,若转速加快到40r/min,均装13t钢球运转,处理量增山选矿用滚动轴承节能球磨机较近山选厂用滑动轴承的普通球磨机节电23. 3节能球磨机启动扭矩小球磨机启动扭矩Mk,主要是克服主轴承摩擦阻力产生的扭矩M0和静态安息角形成的偏心力产生的扭矩M. 3.1启动扭矩的计算公式*m;qi-为启动摩擦阻力系数,滑动轴承qi- o=o.25,滚动轴承qi-2.=o.oo8;Go为筒体回转总成自重量,滑动轴承球磨机Goi=14.5t,滚动轴承球磨机Go2=13. 8t;H为启动时筒体内实际充填率,%;G为筒体填满量,G= 9t;g为重力加速度,g=9.81m/s2;Ro为主轴承回转半径,滑动3轴承Ro1 3om;ys为启动时充填弓形面重心S到筒体中心的距离,m.表2中n=35.8%、6.4%、8.3%、54.1%和67.5%,对应的ys=o.和o. 3.2计算结果将上述相关数据代入启动扭矩计算公式,计算结果如表2所示。
表2实际充填率与启动扭矩的关系项巨符号单位数值筒体转速动态充填率实际充填率钢球量偏心扭矩滑动轴承摩擦阻力扭矩滚动轴承滑动轴承启动扭矩滚动轴承表2说明,实际充填率由35%增加到68%,启动扭矩,滚动轴承变化较小,只有15.8-14.2=1.6kN *m,滑动轴承变化大些为31.3- *m.启动扭矩同比,滚动轴承球磨球只有滑动轴承球磨机的5o%左右。
4现场改造实际2oo4年笔者对上述两厂进行现场考察和工业试验,其结果与上述计算基本相符。
4.1南陵近山选矿厂该厂有1台主轴承为巴氏合金的滑动轴承01.5mx3m格子球磨机和1台01.5mx2m格子型节能球磨机(用23o96轴承)。首先,对01.5mx 3m普通球磨机进行工业试验。检测实际负荷85kW、处理量4. 5t/h,不排空停车,检测实际充填率打=39%,倒出钢球,清理计量,钢球7.6t,矿石o.61t.改装进料口后,将清出的钢球矿石全部加入并补加加大的012omm钢球1.2t共8.8t开车,启动较困难,实际负荷91kW,处理量5. 1个月后,提出将转速加快到4or/min和主轴承改为滚动轴承,处理量可达1ot/h以上,且确保启动方为速比i1 =2.8同规格减速机,将其转速由n1=28r/min加快为n2=4or/min并同样米用不排空停车,检测实际充填率n= 34%,进料改造,增加高4omm,3头向筒体内强制送料螺旋,将清出的钢球4.1t和矿石o. 46t全部加入,并按2:1比例补增012omm和01oomm钢球总共8.5t钢球开车,负荷均为4okW左右,处理量由2.8t/h增加到6.6t/h.启动方便,并进行过涨肚试验,验证了进料口仍能进矿且不吐矿水,基本达到了预期效果。然而,使用2o天左右,因该机筒体与端盖联结螺钉偏小(M 24),它们接触面漏沙水严重,而被迫暂停。待更换M3o联结螺钉再正常开车。
2铜陵长山选矿厂该厂2台01.5mx2m溢流球磨机和1台0 1.5mx3m格子球磨机,进出料主轴承均用滚动轴承,均是所谓的节能球磨机。笔者对其考察,提出首先对01.5mx3m格子型球磨机进行工业试验。装钢球6.5t,实际负荷7okW左右,处理量3.排空停车检测实际充填率33.4%,倒出钢球,进料口按近山选厂改造,清理钢球6.部加入。并按2:1比例增装012Qmm和01oomm便。笔者将减速比为烈」肩减速机换她球《总共。11. 5.8t/h与计算基本相符。在此基础上,提出了第二步转速由现28r/min加快到超理论临界转速11.5%的40r/min左右。将其ZD- 35型减速比i1=3.55减速机,换为速比i2= 2.332.50,ZD-35减速机,并装加大钢球,总共12. 5t开车,预计处理量10t/h以上。
5结语综上所述,球磨机主轴承用滚动轴承替代滑动轴承,在工况相同的状况下,处理量相等,节电10%左右。国产一些滚动轴承的节能球磨机,不切实际地估算节能,配用电机功率偏小。往往在钢球混合充填率较小的工况下运行,造成处理量少,磨矿单耗反而较高。在今后增加充填率和加快转速的球磨机改造中,进料口缩小,为实施主轴承的滑动轴承改为滚动轴承创造了条件。其节能效果更佳,并圆解决了球磨机启动扭矩大的难题,更有利其安全经济运行。
试验载荷/g耐磨钢板和耐磨堆焊金属的磨损失重对比4结语针对乳机机架衬板的使用要求,开发了耐磨复合衬板,衬板工作层材质成分如下:0.6%1.0%C、0.入微量B、Y、K和Na.衬板工作层材料经油淬和中温回火后,硬度大于60HRC,抗拉强度大于1600MPa,冲击韧性夸衬板工作层材料的力学性能和耐磨性明显优于耐磨堆焊金属,用于钢管乳机上,耐磨性比常用堆焊衬板提高1倍以上。